超声的发射与接收.pptx

超声的发射与接收 超声波的产生 超声波属于机械波，由物体机械振动产生。目前医学上产生和接收超声的器件通常采用压电晶体作为换能器。 压电晶体：单晶体（石英、电气石等） 单晶体材料（硫酸锂、铌酸锂等） 超声诊断仪器中，广泛使用压电陶瓷。 压电效应 定义：机械能与电能相互转换的物理现象。压电晶体在交变电场作用下导致厚度的交替改变从而产生声振动，发出超声波脉冲。 逆压电效应：由电能转变为声能； 正压电效应：由声波的压力变化使压电晶体两端的电极随声波的压缩与弛张发生正负电位交替变化。 在逆电压效应中，压电晶体成为超声发生器，在正压电效应中，压电晶体成为回声接收器。 石英压电效应原理图 超声探头 实现电能与声能相互转换的装置称为换能器，又称探头。作用是产生和接收超声。 体表探头 线阵，凸阵，扇形 腔内探头 经直肠探头，经阴道探头， 经食道探头 术中探头 心内超声导管 ，手术中探头 ，腹腔镜探头 探头主体 发生和接收超声功能部分。由压电晶片、面材及背材组成。 面材：保护层。防止压电元件磨损、氧化等。选用衰减小、高耐磨和柔顺型好的材料。声阻抗应接近人体组织声阻抗。 压电晶片：压电振子。关键元件，决定探头电能、声能转换的能力。晶片越薄，频率越高。 探头主体 背材：阻尼吸声块。吸收背向辐射的声能。最好全部吸收并衰减掉。 声隔离：在压电晶片、吸声块和壳体之间加软木、橡皮等材料进行声隔离，以消除震动耦合对超声能量辐射的影响。 探头主体 超声场能量的空间分布 超声场：超声源能量作用的弹性介质空间。 点声源的超声场：没有指向性的球面波 超声场能量的空间分布 超声场能量的空间分布 圆形单晶片振源的超声场： 圆形晶面声源由无限多个点声源组成，各点为同相位、同速率的震动，声场中任一点的声压是晶面所有点声源辐射叠加的结果。 圆形单晶片振源的超声场 θ为主瓣的扩散半角。 声轴：超声传播方向上声能量密度最大的轴线 声束：声轴周围-6dB范围内的声场分布区 束宽：声束横断面的直径 当超声振源线径远远大于波长时，超声波集中成一束，并以θ角扩散。 近场：靠近振源，瞬时声压与质点振速不同相。 远场：远离振源，瞬时声压与质点振速同相。 近场区 远场区 脉冲波的超声场 几种常用探头的应用特点 离开 Thanks 体表超声探头 腹部探头 （凸阵扫描convex） 浅表探头 （线阵扫描linear） 心脏探头 （扇形扫描sector）